The Purity and Viscosity Property of Sodium Alginate Produced by Sargassum Brown Seaweed Species as a Basic Substance of Dental Alginate Impression Material
Noke Devina, Yosi Kusuma Eriwati, Andi Soufyan Santosa
Corresponding address : Department of Dental Material, Faculty of Dentistry, Universitas Indonesia. Jalan Salemba Raya No. 4 Jakarta Pusat 10430 Indonesia. Phone +62 21 3151035, Ext.307
Abstract
Sodium alginate is one of the basic ingredient of the alginate impression material. Experimental sodium alginate was made by extracting Sargassum brown seaweed species using an immersion method in acid. The sodium alginate powder was then tested for its purity and viscosity. Using the High Performance Liquid Chromatography (HPLC) test, the experimental sodium alginate had purity corresponding to the standard sodium alginate powder of SIGMA A2158. Through the Brookefield viscosity test, the experimental sodium alginate had too low viscosity of 45.3 mPas which is not suitable yet for Dental Alginate Impression Material basic ingredient. .
Keywords : dental alginate, purity, sodium alginate, Sargassum sp., viscosity.
Abstrak
Salah satu bahan dasar dari material cetak alginat adalah natrium alginat. Natrium alginat eksperimen dibuat dari ekstraksi rumput laut coklat Sargassum sp. menggunakan perendaman dalam kondisi asam. Hasil natrium alginat diuji kemurnian dan viskositasnya. Natrium Alginat eksperimen dalam penelitian ini memiliki sifat kemurnian yang sesuai dengan bubuk natrium alginat standar dari SIGMA A2158 setelah dilakukan pengujian menggunakan high performance liquid chromatography (HPLC). Dengan uji viskositas Brookefield, natrium alginat ini memiliki viskositas yang rendah sebesar 45,3 mPas sehingga belum sesuai sebagai bahan dasar material cetak alginat.
PENDAHULUAN
Material cetak alginat adalah salah satu bahan cetak yang sering digunakan dibidang kedokteran gigi. Saat ini material cetak alginat sangat populer dipakai oleh dokter gigi sebagai bahan yang menunjang keberhasilan dalam mendapatkan hasil cetakan yang akurat.1 Material alginat dimanfaatkan dalam proses pembuatan model studi, evaluasi perawatan, pembuatan mahkota tiruan, gigi tiruan jembatan atau protesa lepasan. 1 Material cetak alginat ini mengalami perubahan fase dari fase sol menjadi fase gel karena reaksi kimia, hal ini terjadi ketika natrium alginat tercampur dengan air. Oleh karena itu, ketika gelasi selesai maka alginat ini tidak dapat kembali menjadi fase sol sehingga material cetak alginat disebut
hydrocolloids irreversible.1,2 ,3
Bahan dasar dalam pembuatan material cetak alginat dibutuhkan beberapa bahan, antara lain : natrium alginat, kalsium sulfat, natrium sulfat, tanah diatomik, perasa, pewarna, dan desinfektan. 2 Sehingga dalam pembuatan material cetak ada beberapa hal yang harus diperhatikan, yaitu; working time, setting time, viskositas, kompatibel dengan gipsum , stabilitas dimensi, dan kompabilitas bahan pengisi 4,5,6 Bahan dasar material cetak yang berupa natrium alginat dapat diperoleh dari rumput laut coklat Sargassum sp. 7
Rumput laut coklat Sargassum sp. tumbuh diperairan yang jernih pada kedalaman air 0,5-10 meter dengan arus air yang deras. Algae coklat ini membutuhkan cahaya yang besar dibandingkan dengan algae lainnya. Panjang darri thallus utama pada algae Sargassum sp. mencapai 1-3 meter dengan setiap cabangnya terdapat gelembung udara yang disebut Bladder yg berguna untuk menopang cabang-cabang thallus terapung ke atas permukaan untuk mendapatkan cahaya matahari. 8
Alginat merupakan salah satu kelompok dari polisakarida yang terbentuk dari dinding sel algae coklat. Alginat lebih dikenal sebagai kopolimer dari asam L-guluronat dan asam D-mannuronat. Alginat memiliki 3 macam struktur, yaitu homopolisakarida α-1,4-L- guluronat,
β-1, 4-D-mannuronat, dan heteropolisakarida yang merupakan bentuk selang seling asam
α-1,4-L- guluronat, β-1, 4-D-mannuronat.9 Natrium alginat dapat diperoleh dari rumput coklat
Sargassum sp. yang dilakukan ekstraksi dalam suasana asam sehingga natrium alginat atau yang disebut algin adalah merupakan salah satu jenis elektrolik makromolekul organik dari jenis rumput laut coklat dengan rumus kimia (C6H7NaO6)n.9
Dalam pemanfaatan rumput laut coklat Sargassum sp. untuk campuran material cetak alginat yang perlu diperhatikan adalah kemurnian natrium alginat yang tepat dan viskositas yang cukup agar material cetak tersebut dapat memiliki kontur yang sesuai.2 Kemurnian ini dapat dilakukan pengujian menggunakan High Performance Liquid Chromatography (HPLC). HPLC adalah bentuk dari kinerja tekanan tinggi pada kolom kromatografi. Tekanan yang diberikan pada alat ini mencapai 400 atmosfer.
HPLC membutuhkan cairan pelarut yang disebut fase gerak yang tujuannya akan mendorong partikel-partikel pada larutan kedalam kolom pada HPLC yang disebut fase diam. Sehingga dapat melihat ukuran partikel yang saat kecil didalam larutan.10 Beberapa komponen yang digunakan dalam HPLC antara lain; wadah fase gerak, pompa, injection hole, fase diam atau kolom, detektor, wadah penampung buangan fase gerak, dan alat pencatat hasil HPLC. 11,12,13
Cara kerja dari alat HPLC adalah larutan akan dimasukkan ke dalam injection hole lalu cairan akan didorong oleh fase gerak yang kemudian akan masuk kedalam fase diam atau kolom, lalu akan terjadi pemisahan partikel yang terkandung dalam larutan tersebut sehingga akan terbaca oleh alat pencatat hasil yang disebut dengan peak. 10
Kemudian dilakukan penguji viskositas pada natrium alginat dari rumput laut coklat Sargassum sp. Viskositas adalah menggambarkan kuantitas daya tahan aliran suatu cairan (fluida). Dalam penggunaan alat viskometer Brookfield ada beberapa komponen yang digunakan, antara lain: pembaca hasil viskositas cairan dan spindel. Saat melakukan
pengujian viskositas sample dipanaskan terlebih dahulu, lalu sample dimasukan kedalam alat viskometer. Ketika pengujian dilakukan pemilihan spindel sesuai kekentalan sample. Atur kecepatan viskometer lalu perhatikan jarum yang perputar sehingga stabil pada alat lalu dihentikan. 14
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui sifat kemurnian dan viskositas dari rumput laut coklat Sargassum sp. yang didapet dari Binuangen, Serang banten sebagai material cetak alginat kedokteran gigi.
METODE PENELITIAN
Dalam penelitian ini dilakukan prosedur ekstraksi natrium alginat dari rumput laut coklat Sargassum sp. dengan cara rumput laut coklat kering dicuci hingga bersih kemudian dilakukan perendaman menggunakan HCL 1% sebanyak 1:30 (b/v) selama 1 hari. Kemudian dilakukan perebusan dengan penambahan Na2CO3 2% sebanyak 1:30 (b/v) hingga mencapai
suhu 60-70o C selama 60 menit, lalu dilakukan penggilian pada rumput laut tersebut dan direbus kembali hingga mencapai suhu 60-70o C selama 60 menit. Dilakukan pemucatan menggunakan NaOCl 0,25% selama 30 menit, kemudian ditambahkan HCL 10% untuk pembentukan asam alginat hingga pH 2,8-3,2. Kemudian dilakukan pencucian asam alginat hingga netral, lalu dilakukan konversi asam alginat menjadi natrium aginat dengan penambahan NaOH 10% hingga pH mencapai 7-8. Lalu dilakukan pemisahan natrium alginat dalam Isopropilalkohol selama 30 menit, kemudian dilakukan pengeringan menggunakan sinar matahari setelah itu dilakukan penepungan.
Setelah mendapatkan natrium alginat dilakukan prosedur uji kemurnian menggunakan Practical High-Performance Liquid Chromatography (HPLC). Langkah pertama adalah pembuatan larutan natrium alginat ekstraksi 10.000 ppm dan natrium alginat SIGMA A2158 10.000ppm yang digunakan sebagai larutan standar dari pengujian ini. Pembuatan larutan dengan cara menimbang masing-masing bubuk sebanyak 250 mg dengan air sebanyak 25 ml lalu diaduk hingga tercampur. Kemudian larutan tersebut dilakukan penyuntikan pada alat HPLC dengan cara mengambil 20 µL cairan sampel menggunakan syringe lalu dimasukan ke dalam injection hole, kemudian tunggu hasil tersebut selama 30 menit, hasil akan terbaca pada alat high-performance liquid chromatography. Dalam penelitian ini kolom yang digunakan adalah kolom karbohidrat dengan fase gerak air, panjang gelombang 300 mm, laju alir 1 mL/menit dengan suhu kolom sebesar 40o celcius.
Kemudian dilakukan uji viskositas menggunakan alat Brookfield. Digunakan bubuk natrium alginat ekstrasi dan natrium alginat SIGMA A2158 masing-masing sebanyak 7,5 gram dengan air sebanyak 500 gram. Kemudian campur air dan bubuk pada gelas ukur dan ditutup dengan alumunium foil, lalu dilakukan pemanasan menggunakan alat “AM4 Multiple
Heating Magnetic Stirrer” pada suhu 60o celcius selama 30 menit. Kemudian lakukan
pengujian viskositas menggunakan “Brookfield model LV” dengan menggunakan spindel nomor 2 untuk larutan natrium alginat ekstraksi dan spindel nomor 1 untuk bubuk natrium alginat standar SIGMA A2158 dengan kecepatan 60 rpm lalu. Pengujian ini dilakukan sebanyak 3 kali pada masing-masing sampel.
HASIL PENELITIAN
Pada penelitian ini telah dilakukan pengujian kemurnian pada larutan natrium alginat hasil ekstraksi Sargassum sp., larutan alginat standar “SIGMA A2158”, dan larutan campuran (natrium alginat hasil ekstraksi Sargassum sp. dan alginat standar “SIGMA A2158”). Hasil pengujian dapat dilihat pada Tabel 5.1.yaitu ditemukan hasil peak uji HPLC Alginat Standar “SIGMA A2158” , natrium alginate hasil ekstraksi Sargassum sp. dan campuran alginat standar “SIGMA A2158” dengan natrium alginat hasil ekstraksi Sargassum sp. bahwa peak hampir muncul bersamaan pada diwaktu 3 menit dan 10 menit.
Penelitian selanjutnya dilakukan uji viskositas pada bubuk natrium alginat, diperoleh hasil seperti pada Tabel 5.2. Dari hasil tabel natrium alginat hasil ekstraksi Sargassum sp. memiliki viskositas sebesar 45,3 mPas sedangkan alginat standar “SIGMA A 2158” memiliki viskositas sebesar 20 mPas
Setelah dilakukan penyuntikkan larutan pada alat HPLC dengan waktu retentif selama 30 menit. Diperoleh 2-3 peak waktu dengan luas area peak yang terbesar muncul pada ketiga larutan. Munculnya peak tersebut menunjukkan adanya kandungan alginat pada larutan tersebut yang muncul pada waktu 5 menit dan 10 menit dengan luas area yang besar.
Peak-peak lain yang muncul dengan waktu yang berbeda dan luas area yang kecil menunjukkan adanya zat-zat pengotor yang terdapat pada zat pelarutnya atau kandungan lain yang terdapat pada bubuk natrium alginat.
Hasil pengujian viskositas ini menunjukkan bahwa viskositas natrium alginat Sargassum sp. dan alginat standar “SIGMA A2158” memiliki viskositas yang rendah.
DISKUSI
Dari hasil pengujian kemurnian bubuk natrium alginat Sargassum sp. dan larutan alginat standar “SIGMA A2158” diperoleh hasil peak yang hampir sama pada waktu retentif dan luas areanya. Pada larutan bubuk natrium alginat hasil ekstraksi Sargassum sp. peak terbesar muncul pada waktu ke 5,48 menit dengan luas area 109.017 dan pada waktu ke 10,36 menit dengan luas area 6.763. Pada larutan alginat standar “SIGMA A 2158” peak terbesar muncul pada waktu ke 5’387’ dengan luas area 98.979 dan pada waktu ke 10’38” dengan luas area 9.073.
Hasil uji kemurnian dengan HPLC diatas menunjukan bahwa kemurnian natrium alginat pada bubuk natrium alginat hasil ekstraksi Sargassum sp. telah sesuai dengan natrium alginat standar buatan “SIGMA A2158”. Untuk memastikan apakah peak yang muncul pada bubuk natrium alginat hasil ekstraksi Sargassum sp. merupakan alginat yang murni atau pengotor dari bahan bawaan pada larutan tersebut, dilakukan pengujian dengan mencampurkan larutan natrium hasil alginat hasil ekstraksi Sargassum sp. dengan larutan alginat standar “SIGMA A2158” untuk melihat apakah peak untuk kandungan natrium alginat tetap muncul pada menit ke 5 dan 10 kembali.15
Hasil uji HPLC pada campuran larutan tersebut ternyata peak muncul kembali pada waktu ke 5,41 menit dengan luas area 105.413 dan pada waktu ke 10,36 menit dengan luas area 6.677. Hal ini menunjukkan bahwa peak pada menit ke 5 dan 10 merupakan peak
natrium alginat. Ini berarti bahwa ekstraksi yang dilakukan pada rumput laut Sargassum sp. telah dapat mengisolasikan natrium alginat yang sesuai dengan bubuk alginat standar “SIGMA A2158”.15
Pada pengujian viskositas, natrium alginat hasil ekstraksi Sargassum sp. diperoleh nilai viskositas sebesar 45,3 mPas sedangkan pada bubuk alginat standar “SIGMA A2158” adalah 20 mPas. Menurut Rasyid, viskositas pada natrium alginat dapat dibagi menjadi 3 kategori, yaitu: 1) Viskositas rendah kurang dari 240 mPas, 2) Viskositas sedang 240-3500 mPas, dan 3) Viskositas tinggi yaitu lebih dari 3500 mPas.9 Dilihat dari pembagian viskositas diatas maka viskositas natrium alginat hasil ekstraksi Sargassum sp. yang diperoleh dari daerah Binuangen, Serang Banten termasuk dalam kategori viskositas rendah dan natrium alginat hasil ekstraksi Sargassum sp. berbentuk cair.
Sifat viskositas yang rendah dari natrium alginat dapat mempengaruhi kekentalan suatu material cetak alginat yang akan dibuat. Untuk pembuatan material cetak alginat, viskositas natrium alginat minimal harus 300 mPas atau viskositas sedang.16 Viskositas memiliki fungsi terhadap daya alir suatu zat cairan. Dengan viskositas yang rendah, natrium alginat memiliki daya alir yang besar dan sebaliknya viskositas natrium alginat yang tinggi akan memiliki daya alir yang kecil sehingga akan mempengaruhi setting timenya.17
Viskositas natrium alginat dapat pula dipengaruhi beberapa hal, antara lain: kondisi perairan, pH, salinitas, cahaya, kedalaman saat pengambilan rumput laut, unsur hara (As, Pb, Hg, abu,air). Faktor lain yang mempengaruhi nilai viskositas adalah morfologi dari rumput laut coklat, karena bentuk thallus setiap jenis rumput laut coklat berbeda-beda. Thallus yang pendek akan dihasilkan natrium alginat dengan viskositas yang rendah, sedangkan bila thallusnya panjang maka akan dihasilkan viskositas yang tinggi.18,19 Viskositas juga dipengaruhi oleh berat molekul alginat. Berat molekul menentukan viskositas natrium alginat
menjadi rendah atau tinggi. Berat molekul yang kecil akan memiliki viskostas yang rendah sebaliknya berat molekul yang besar akan menghasilkan viskositas yang tinggi.20
Data hasil Tabel 5.1, hasil uji viskositas pada larutan natrium alginat hasil ekstraksi Sargassum sp. memiliki nilai viskositas 45,3 mPas sehingga berat molekul pada bubuk natrim alginat juga kecil. Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh GC, bubuk natrium alginat hasil ekstraksi Sargassum sp. ini perlu ditingkatkan berat molekulnya agar dapat mencapai viskositas yang sesuai dalam pembuatan material cetak alginat.16 Peningkatan berat molekul pada bubuk natrium alginat Sargassum sp. akan meningkatkan viskositas sehingga menghasilkan setting time yang sesuai dengan ISO1563; 1978.
M. Darmawan mengemukakan bahwa perubahan metode ekstraksi pada perendaman Sargassum sp. menggunakan KOH sebanyak 0,1% selama 60 menit dapat meningkatkan viskositas natrium alginat hasil ekstraksi Sargassum sp. dibandingkan dengan menggunakan HCL 0,33%.19 Pada penelitian ini perendaman ekstraksi Sargassum sp. dilakukan dengan menggunakan HCL 1% hal ini yang mungkin menyebabkan rendahnya viskositas dari natrium alginat hasil ekstraksi Sargassum sp..
Dari penelitian ini didapatkan bahwa bila ekstraksi natrium alginat dari Sargassum sp. sudah murni tetapi viskositasnya rendah atau sebaliknya, maka konsistensi yang diharapkan pada pembuatan material cetak alginat tidak akan sesuai dengan harapan. Oleh karena itu, dibutuhkan ekstraksi natrium alginat hasil ekstraksi Sargassum sp. yang murni dengan viskositas yang tinggi untuk pembuatan material cetak alginat agar adonan material cetak alginat bisa menjadi cukup kental (creamy state) dan mengeras. Peningkatan viskositas dapat dilakukan dengan melakukan proses ekstraksi Sargassum sp. dengan perendaman dalam larutan KOH.
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian ini, kemurnian pada ekstraksi natrium alginat dari Sargassum sp. telah sesuai dengan natrium alginat standar dari buatan pabrik SIGMA A2158 sehingga kemurnian natrium alginat Sargassum sp. telah dilakukan dengan benar. Hasil viskositas natrium alginat hasil ekstrasi Sargassum sp. masih terlalu rendah untuk dijadikan bahan dasar material cetak alginat.
SARAN
Perlu penelitian lanjutan untuk mencapai viskositas natrium alginat 300 mPas yang memiliki berat molekul yang lebih besar. Peningkatan viskositas dapat dilakukan dengan mengganti cara perendaman Sargassum sp. dengan menggunakan larutan KOH 0,1% selama 60 menit.
DAFTAR PUSTAKA
1. Kenneth J. Anusavice P, DMD. Phillips' Science of Dental Material. 11th ed. Philadelphia: W. B Saunders Company; 2003. p. 239-44.
2. Craig RG, Sakaguchi R. L. , Powers, J.M. Restorative Dental Materials. 12th ed: CV. Mosby. St. Louis.; 2006.
3. ISO. Alginate Dental Impression Material. No. ISO 1563; 1978.
4. Philip. RW. Element of Dental Material. Philadelphia: W. B Saunders Company; 1984. 5. Craig RG, J.O’Brien W, Powers JM. Dental Material, Properties & Maniplation. . CV.
Mosby. St. Louis; 1992.
6. ADA. Spesifik no. 18 Alginate Impression Material; 1983.
7. Dyah Irnawati SS. Functional relationship of room temperature and setting time of alginate impression material. 2009;42. No. 3 July–September 2009
8. Kadi A. Catatan Kehadiran Marga Sargassum Diperairan Indonesia. Oseana 2005;Vol. XXX, Nomor 4:19-29.
9. Rasyid A. Algae Coklat (Phaeophyta) Sebagai Sumber Alginat. Oseana 2003;Vol. XXVIII, Nomor 1:33-38.
10. Anonim HIGH PERFORMANCE LIQUID CHROMATOGRAPHY - HPLC.
"http://www.chemguide.co.uk/analysis/chromatography/hplc.html". Akses 21 November 2013. 09.00 WIB.
11. Kenkel J. Analytical Chemistry for Technicians. 3rd ed. CRC Press, U.S.A.; 2002. 12. Meyer VR. Practical High-Performance Liquid Chromatography. 5th ed. Great Britain
by TJ International, Padstow, Cornwall; 2010.
13. Kealey D, Haines PJ. Instant Notes: Analytical Chemistry. BIOS Scientific Publishers Limited, New York; 2002.
14. BROOKFIELD ENGINEERING LABORATORIES I. Brookfield Dial Viscometer, Operating Instructions Manual No. M/85-150-P700.
15. Personal komunikasi dengan Daisuke Usuki (Senior Scientist GC Corporation/ R&D Center)
16. Personal komunikasi dengan Bapak Yasman (Dosen MIPA Universitas Indonesia) 17. Anonim Viscosity. "www.saylor.org/site/wp-content/uploads/2011/04/Viscosity.pdf".
18. Rasyid, A.. Perbandingan Kualitas Natrium Alginat Beberapa Jenis Alga Coklat. Oseanografi LIPI. 2009
19. Darmawan, M., Tazwir, Nurul Hak. Pengaruh Perendaman Rumput Laut Coklat Segar Dalam Berbagai Larutan Terhadap Mutu Natrium Alginat.Buletin Teknologi Hasil Perikanan. Vol IX Nomor 1. 2006
20. Aoyama N., Hayakawa I., Akiba N., Minakuchi S.. Effect of High Molecular Weight Sodium Alginate on the Viscosity and Characteristic of Alginate Impression Dental.2007. Akses 03 December 2013. 17.56 WIB
Table 5.1 Hasil Peak Uji HPLC Alginat Standar “SIGMA A2158” , Natrium Alginate Hasil
Ekstraksi Sargassum sp. dan Campuran Alginat Standar SIGMA dengan Natrium Alginat Hasil Ekstraksi Sargassum sp.
Spesimen Konsentrasi Waktu
Retentif Luas Area (nm) Natrium Alginat Sargassum sp. 10.000 ppm 5,48 menit* 109.017 8,36 menit 1458 10,36 menit* 6763 Alginat Standar “SIGMA A2158” 10.000 ppm 4,34 menit 7.631 5,39 menit* 98.979 6,86 menit 2.442 8,56 menit 5.138 10,38 menit* 9.073 12,18 menit 125 Campuran Natrium Alginat Hasil Ekstraksi Sargassum sp. dan Alginat Standar “SIGMA A2158” 10.000 ppm 4,31 menit 3.807 5,41 menit* 105.413 8,37 menit 2.803 10,36 menit* 6.677 12,65 menit 139
Ket * : Peak yang muncul pada waktu retentif yang sama untuk natrium alginat dengan luas area yang terbesar
Tabel 5.2 Data Hasil Viskositas Alginat Standar “SIGMA A2158” Dan Natrium Alginat
Hasil Ekstraksi Sargassum sp.
Spesimen Kecepatan
( rpm ) Spindel
Viskositas ( mPas )
Natrium Alginat Hasil
Ekstraksi Sargassum sp. 60 No. 2 45,3
Alginat Standar
